Нержавеющая сталь 316 l
Обновлено: 07.05.2024
Коррозионностойкие стали общего назначения AISI 316 Ti, как AISI 316l, содержащие никель, являются версиями аустенитной нержавеющей стали AISI 316. Поэтому сравнение 316l 316ti может касаться только небольших изменений в их химических составах.
Химический состав сталей 316l 316ti
AISI 316L/AISI 316Ti
- Углерод – 0,03 %/0,08 %
- Хром – 16-18 %/аналогично
- Никель – 10-14 %/до 16 %
- Молибден – 2,0-3,0 %/2,5 %
- Титан – отсутствует/0,5 %, возможно увеличение до 0,7 %.
Полный перечень химического состава данных металлов см. табл.
| Марки | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | Ti | Fe |
| AISI 316l | 16,0-18,0 | 10,0-14,0 | 2,0-3,0 | Остальное | ||||||
| AISI 316Ti | 16,0-18,0 | 10,0-14,0 | 2,0-3,0 | Остальное |
AISI 316 L относятся к конструкционным криогенным сталям, а AISI 316 Ti к сталям коррозионностойким обыкновенным.
Анализируя процентное содержание основных элементов в обоих сплавах, легко определить, что в сплав aisi 316Ti добавлен титан, и немного увеличено процентное содержание молибдена. А сплав AISI 316L является низкоуглеродистым, с малым по сравнению с 316Ti процентом углерода – 0,03 %.
Титан существенно увеличивает прочность, а молибден – повышает его сопротивляемость коррозийным образованиям. Таким образом в некоторых случаях, при высоких требованиях к технологичности, выбирая между 316l или 316ti лучше остановить свой выбор на усиленном титаном сплаве AISI 316Ti.
Свойства aisi 316l 316ti
Наличие в составе обоих сплавов молибдена обеспечивает им высокий уровень стойкости к коррозии, как к общей, охватывающей всю поверхность металла, так и к местной - щелевой, межкристаллитной, питтинговой, крекинг-коррозии. Стойкость к коррозиям в агрессивных средах (пары кислот, хлора) присуща обоим металлам, но отличие 316l от 316ti – более ярко выраженная стойкость к кислотным средам, к морской воде у 316L.
С другой стороны, титан существенно повышает механическую прочность стали aisi 316Ti. Она характеризуется высокой степенью сопротивляемости сенсибилизации – разновидность межзеренной коррозии. При этом сталь характеризуется стойкостью к образованию коррозии даже в течение длительного времени эксплуатации в агрессивных средах, и при температурах 550 °C – 800 °C. А сплав 316l легко справляется с коррозией, в сварных зонах около швов.
Физические свойства, как и эксплуатационные, aisi 316l и 316ti отличия также имеют незначительные, только сталь aisi 316Ti имеет большую прочность из-за наличия титана в её составе. Прочность AISI 316L существенно снижается при температурах более 425 °C (чем отличается 316l от 316ti).
У металла aisi 316l намного лучше показатель свариваемости, как у всех низкоуглеродистых сталей. При сварке нет необходимости предварительно нагревать свариваемые части, выполнять специальную обработку швов.
Общие основные свойства данных сплавов не отличаются от свойств всех нержавеек 300-й серии.
- стойкость к коррозии;
- прочность;
- простая обработка -ковка, шлифовка и пр.;
- сопротивление межкристаллитной коррозии (для AISI 316L и после сварки).
Сферы использования 316l и 316ti стали
Сталь 316ti используют для производства конструкций, эксплуатация которых будет проходить в условиях повышенной химической агрессивности.
Из сплава низкоуглеродистой 316l целесообразно изготавливать сварные конструкции для всех сфер промышленности.
Оба сплава широко используются в химической, нефтехимической промышленности. Востребованы при производстве трубопроводов, ёмкостей для хранения и перевозки, резервуаров, имеющими прямой контакт с агрессивными средами. Незаменимы В нефтяной и газовой отрасли, в медицинской сфере и пр.
AISI 316 и AISI 316l сравнение сталей
Стали 316 316l по сути являются одной и той же сталью 300-й серии, с небольшим изменением в химическом составе. Однако даже такое изменение, меняет их свойства, хотя большая их часть остаётся одинаковой.
Химический состав: сталь 316 316l
AISI 316/AISI 316L
- Углерод – 0,08 %/до 0,03 %
- Хром – 16-18 %/аналогично
- Никель – 10-14 %/до 16 %
- Молибден – 2,0-3,0 %/аналогично
Полный список химического состава сплавов см. табл.
| Марки | C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | Ti | Fe |
| AISI 316l | 16,0-18,0 | 10,0-14,0 | 2,0-3,0 | Остальное | ||||||
| AISI 316 | 16,0-18,0 | 10,0-14,0 | 2,0-3,0 | - | Остальное |
По своему составу обе стали являются нержавеющими аустенитными, стойкими к коррозии сплавами. Анализируя aisi 316 316l можно убедиться, что AISI 316L представляет собой низкоуглеродистую версию AISI 316. Все остальные компоненты сплавов идентичны.
Свойства сталей 316 316l
Оба сплава отличаются высокой стойкостью к коррозийным образованиям, и свариваемостью. Но AISI 316 L, содержащая минимальный процент углерода в составе (по сравнению с 316), характеризуется лучшей степенью свариваемости. Её не закаливают, а за счёт пластичности и мягкости, все швы отлично провариваются при помощи любого сварочного способа, им не нужно дополнительное прогревание – обработка швов также не нужна – только простая очистка от окалины и пассивирование. Заготовки из данного сплава просто обрабатывать – прокатка, ковка, вытяжка, штамповка и пр. И, пожалуй, это единственное отличие 316 от 316l по свойствам.
Оба сплава содержат в своём составе молибден и никель, что повышает их антикоррозийные качества, и позволяет их использовать при производстве конструкций, которые будут работать в агрессивных средах. Нержавеющие металлы AISI 316 и 316L также характеризуются повышенной прочностью, устойчивой сопротивляемостью к ползучести, и отличными механическими качествами – устойчивостью к большим нагрузкам, к механическим ударам.
Данные стали отлично сочетают упругость и пластичность, за счёт чего прекрасно поддаются деформации и обработкам всех видов.
Общие свойства для обоих сталей:
- стойкость к коррозии в кислотах, соединениях хлора;
- неподверженность к крекинг-коррозии (разрушение металлов вследствие возникшей эрозии);
- стойкость к щелевой и межкристаллитной коррозии (для AISI 316L даже после сварки);
- свариваемость высокой степени;
- простая обрабатываемость.
Нет между aisi 316 и aisi 316l отличия и по экологической безопасности. Как для людей, так и для окружающей среды. Сплавы полностью инертны к воде, не выделяют токсичных и ядовитых веществ, паров при прямом контакте с морской и очищенной, предназначенной для бытовых целей, питья.
Сферы применения: сталь 316 и 316l различия
Низкоуглеродистая сталь 316L больше всего подходит для изготовления сварных конструкций и элементов во всех областях промышленности – ёмкости, баки, контейнеры, особенно для эксплуатации при высоких температурах и наличии агрессивной среды.
AISI 316L / SS 316L сталь
Характеристики марки стали 316L / SS 316L
ASTM A240 - Стандартные спецификации на хром- и никель-хромовые, хром- и марганец-никелевые нержавеющие стали для пластин, листов, полос, служащих для изготовления сосудов, работающих под давлением, а также для общего применения
Сталь AISI 316L - конструкционная криогенная аустенитная сталь. Эта сталь устойчива к коррозии в агрессивных средах, а также к большинству внешних воздействий. Сталь 316 L имеет свойство сохранять целостность структуры при повышении и понижении температур.
Химический состав в % стали 316 L
| C | Mn | P | S | Si | Cr | Ni | Mo | Ti | Fe |
| 16,0-18,0 | 10,0-14,0 | 2,0-3,0 | Остальное |
Благодаря низкому содержанию углерода в составе стали 316 L, она оптимальна для возведения сварных конструкций.
Молибден в составе защищает сталь 316L от разрушения в морской воде и парах уксусной кислоты.
Сплав железа и хрома образует на поверхности стали аиси 316 L защитный слой, устойчивый к механическим и химическим воздействиям.
Механические свойства материала 316 L
| Предел прочности (временное сопротивление разрыву), мин., МПа | 485 |
| Предел текучести, 0,2%, МПа | 170 |
| Твердость по Бринеллю, HB макс, тип. | 165 |
| Усталостная прочность, N/mm 2 тип. | 260 |
| Органолептическая проба Эриксена, мм | 10-11 |
| Относительное удлинение, мин., % | 40 |
Физические свойства
Плотность стали (вес) 316L - 7,89 г/см 3 .
Характеристики при повышенных температурах
| Температура, °C | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
| Предел прочности, МПа | 46 | 320 | 190 | 120 | 70 |
| Температура, °C | 550 | 600 | 650 | 700 | 800 |
| Предел текучести, МПа | 160 | 120 | 90 | 60 | 20 |
Сопротивление коррозии в кислотных средах
0 = высокая степень защиты (скорость коррозии не превышает 100 mm/год);
1 = частичная защита (скорость коррозии составляет от 100m до 1000 mm/год);
2 = нет защиты (скорость коррозии превышает 1000 mm/год).
Ближайшие эквиваленты (аналоги) AISI 316 L
Сфера применения
Нержавейка aisi 316L, благодаря своим антикоррозийным показателям и механической прочности, применяется во многих промышленных отраслях. Также сталь аиси 316l соответствует гигиеническим требованиям, поэтому применяется:
- в изготовлении резурвуаров и контейнеров для хранения химических веществ;
- в пищевой, фармацевтической и медицинской сфере;
- в нефтеперерабатывающей, горнодобывающей, бумажно-целлюлозной, машиностроительной отраслях;
- в строительстве и архитектуре;
- в изготовлении изделий и емкостей для работы в растворах большинства кислот (серная, щелочная, фосфорная, лимонная, молочная и пр.);
- в изготовлении посуды и столовой утвари.
Сталь 316L легко поддается обработке, поэтому из нее изготавливают всевозможный металлопрокат: трубы, листы, профили и пр.
Сварка
Нержавеющая сталь 316 L / SS 316 L отлично сваривается стандартными методами. Обработка стали aisi 316L термическим способом после сварки не нужна, шов же необходимо очистить от окалины и пассивировать.
Обработка
Отжиг: при температуре 1010°C-1120°C; охлаждение - на воздухе или в воде.
Отпуск: при температуре 200-400°C.
Пассивация: 20-25 % раствор HNO3 при 20°C.
Очистка поверхности: раствор азотной кислоты и фтористоводородной/плавиковой кислоты в пропорциях: 10 % HNO 3 + 2% HF при комнатной температуре или 60°C. Серно-азотный кислотный раствор в пропорциях:10 % H 2 SO 4 + 0.5 % HNO 3 ) при 60°C.
Горячая обработка: начальная температура - 1200°C; конечная – 930-980°C.
К сведению: после горячей обработки отжиг - обязателен.
Холодная обработка: сталь 316L пластична и легко поддается формовке растяжением, изгибу, глубокой и ротационной вытяжке.
AISI 316, 316L, 316Ti
Все эти значения относятся только к AISI 316 и AISI 316 Ti. Для AISI 316L значения не приводятся, т.к. её прочность заметно уменьшается при температуре выше 425 °C.
Сопротивление на разрыв при повышенных температурах (AISI 316, AISI 316Ti)
| Температура (°C) | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
|---|---|---|---|---|---|
| Сопротивление на разрыв (при растяжении), Н/мм 2 | 460 | 320 | 190 | 120 | 70 |
Максимальные рекомендуемые температуры эксплуатации
Температура образования окалины:
Непрерывное воздействие 925°C
Прерывистые воздействия 870°C
Физические свойства (AISI 316L)
| Физические свойства | Условные обозначения | Единица измерения | Температура | Значение |
|---|---|---|---|---|
| Плотность | d | - | 4°C | 8.0 |
| Температура плавления | °C | 1440 | ||
| Удельная теплоемкость | c | J/kg.K | 20°C | 500 |
| Тепловое расширение | k | W/m.K | 20°C | 15 |
| Средний коэффициент теплового расширения | α | 10 -6 .K -1 | 20-100°C 20-300°C 20-500°C | 16.0 17.0 18.0 |
| Электрическое удельное сопротивление | ρ | Ωmm 2 /m | 20°C | 0.75 |
| Магнитная проницаемость | μ | в 0.80 kA/m | 20°C | 1.005 |
| Модуль упругости | E | MPa x 10 3 | 20°C | 200 |
Сопротивление коррозии
Общая Коррозия
Стали марок AISI 316, 316L являются наиболее стойкими из всех нержавеющих сталей 300-ой серии к атмосферным и другим умеренным типам коррозии. Все среды, в которых рекомендуется применять стали 300-ой серии, не представляют опасности для молибденсодержащих сортов. Одно известное исключение - азотная кислота, которая служит для них сильным окислителем.
AISI 316 является значительно более стойкими к серной кислоте, чем любые другие хром-никельсодержащие марки. При температурах около 50 °C AISI 316 стойка к этой кислоте в концентрации до 5 процентов. В температурах до 40°C и выше 60°C эта марка имеет превосходное сопротивление более высоким концентрациям. В местах конденсации сернистых газов она является намного более стойкой, чем другие типы. Однако следует тщательно следить за безопасной концентрацией.
Содержание молибдена в стали AISI 316 обеспечивает сопротивление окислению в большинстве применяемых окружающих средах. Как показывают лабораторные исследования, сплав обеспечивает превосходное сопротивление кипению 20%-ой фосфорной кислоты. Он также широко используется в горячих органических и жирных кислотах, поэтому часто применяется в изготовлении и обработке некоторых продуктов и фармацевтических изделий.
AISI 316 и AISI 316L могут одинаково хорошо применяться в средах, где существует риск возникновения межкристаллитной коррозии. Использование низкоуглеродистой AISI 316L предпочтительно в деталях, при изготовлении которых применяется сварка.
Степень защиты металла в кислотных средах
| Температура, °C | 20 | 80 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Концентрация, % к массе | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| Серная кислота | 0 | 1 | 2 | 2 | 1 | 0 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Азотная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Фосфорная кислота | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 |
| Муравьиная кислота | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
0 - высокая степень защиты - Скорость коррозии менее чем 100 мкм/год
1 - частичная защита - Скорость коррозии от 100 до 1000 мкм/год
2 - нет защиты - Скорость коррозии более чем 1000 мкм/год
Атмосферные воздействия
Сравнение AISI 316 с другими металлами в различных атмосферах
(Скорость коррозии рассчитана при 5-летнем воздействии).
| Окружающая среда | Скорость коррозии (мкм/год) | ||
|---|---|---|---|
| AISI 316 | Алюминий-3S | Углеродистая сталь | |
| Сельская | 0.0025 | 0.025 | 5.8 |
| Морская | 0.0076 | 0.432 | 34.0 |
| Индустриальная Морская | 0.0051 | 0.686 | 46.2 |
Коррозионностойкость в кипящих химикалиях для AISI 316L
| Кипящая среда | Скорость коррозии (мм/год) |
|---|---|
| 20%-ая уксусная кислота | 0.003 |
| 45%-ая муравьиная кислота | 0.531 - 0.594 |
| 1%-ая соляная кислота | 0.024 - 1.615 |
| 10%-ая щавелевая кислота | 1.130 - 1.224 |
| 20%-ая фосфорная кислота | 0.015 - 0.027 |
| 10%-ая сульфаминовая кислота | 3.030 - 3.155 |
| 10%-ая серная кислота | 16.137 - 16.718 |
| 10%-й бисульфат натрия | 1.427 - 1.816 |
| 50%-ая гидроокись натрия | 1.971 - 2.169 |
Питтинговая коррозия
Сопротивление 316 сталей к питтинговой коррозии в присутствии хлорида увеличено более высоким содержанием хрома(Сr), молибдена(Мо), и азота (N). Относительная мера питтингостойкости определяется параметром, вычисляемым как PREN = Cr+3.3Mo+16N. PREN для сталей AISI 316 и AISI 316L(PREN=24.2) выше, чем для AISI 304 (PREN=19.0), что отражает лучшую питтингостойкость за счет присутствия молибдена.
Как показано в таблице ниже, лучшую стойкость к питтинговой коррозии обеспечивает более высокое содержание молибдена в сплаве.
CCCT (Критическая Температура Щелевой Коррозии) и CPT (Критическая Температура Питтинговой Коррозии) скоррелированы с PREN.
Сталь марки AISI 304 может сопротивляться питтинговой (щелевой) коррозии в воде, содержащей приблизительно до 100 ppm хлоридов, в то время как для AISI 316 и AISI 317 этот показатель составляет до 2000 и 5000 ppm хлоридов, соответственно.
Хотя эти сплавы использовались в морской воде (19 000 ppm хлоридов), они не рекомендуются для такого использования. Для применения в морской воде разработан сплав с 6.2 % Мо и 0.22 % N. Однако применение этих марок в аэрозольной морской среде (фасады зданий около океана) и загрязненной городской среде (крыши, дымоходы) возможно.
| Марка | Композиция | PREN 1 | CCCT 2 (°C) | CPT 3 (°C) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Cr | Mo | N | ||||
| AISI 304 | 18.0 | - | 0.06 | 19.0 | - | |
| AISI 316 | 16.5 | 2.1 | 0.05 | 24.2 | 15 | |
| AISI 904L | 20.5 | 4.5 | 0.05 | 36.2 | 20 | 40 |
- 1 Pitting Resistance Equivalent — Эквивалент Сопротивления питтинговой коррозии, включая азот, PREN =Cr+3.3Mo+16N
- 2 Critical Crevice Corrosion Temperature — Критическая Температура Щелевой Коррозии, CCCT, в соответствии с ASTM G-48B (6%FeCl3 в течение 72 часов, с щелями)
- 3 Critical Pitting Temperature — Критическая Температура Питтинговой Коррозии, CPT, в соответствии с ASTM G-48A (6%FeCl3 в течение 72 часов)
Межкристаллитная коррозия
Содержание углерода в AISI 316 может вызвать сенсибилизацию от теплового режима в местах сварных швов и зонах их термического влияния. По этой причине использование низкоуглеродистой стали AISI 316L предпочтительно в деталях, при изготовлении которых применяется сварка. «Низкий углерод» увеличивает время, необходимое для осаждения «вредных» карбидов хрома, но не прекращает реакцию их осаждения на длительное время в данном диапазоне температур.
Тест на МКК (Межкристаллитную коррозию)
| ASTM A 262 Оценочные испытания | Состояние металла | Скорость коррозии (мм/год) | |
|---|---|---|---|
| AISI 316 | AISI 316 L | ||
| Practice B (Метод B) (гептагидрат сульфата железа - Серная кислота) | Обычный | 0.9 | 0.7 |
| Сваренный | 1.0 | 0.6 | |
| Practice E (Метод E) (пентагидрат сульфата меди - Серная кислота) | Обычный | Без трещин на изгибе | Без трещин |
| Сваренный | Незначительные трещины на сварном шве (недопустимо) | Без трещин | |
| Practice A (Метод A) (Травление щавелевой кислотой) | Обычный | Расслоение ступенчатое | Расслоение ступенчатое |
| Сваренный | Глубокое растрескивание (недопустимо) | Расслоение ступенчатое | |
Растрескивание (Крекинговая коррозия) под напряжением
Аустенитные сплавы под воздействием напряжения восприимчивы коррозионному растрескиванию (SCC) в галоидных соединениях. Хотя 316-е сплавы несколько более стойкие к SCC из-за содержания молибдена, они все равно являются весьма восприимчивыми.
- присутствие ионов галоидного соединения (вообще хлоридов);
- остаточные напряжения при растяжении;
- температуры свыше 50 °C.
Напряжения могут возникнуть из-за деформации сплава в холодном состоянии во время формования, или ротационной вытяжки, или в процессе сварки, из-за возникновения напряжения от смены тепловых циклов.
Уровни напряжения могут быть снижены путем отжига или термической обработкой после деформации в холодном состоянии.
Низкоуглеродистый материал AISI 316L - лучший выбор при эксплуатации при воздействии напряжений, которые способствуют возникновению межкристаллитной коррозии.
Скорость растрескивания в зависимости от условий окружающей среды
- Сталь легко свариваемая
- После сварки термическая обработка не требуется
- Сварные швы должны быть механически или химически очищены от окалины, затем пассивированы
Формовка
AISI 316/316L, являясь чрезвычайно прочной, упругой и пластичной, с легкостью находит множество применений. Типичные действия включают изгиб, формирование контура, волочение, ротационную вытяжку и т.д. В процессе формовки можно использовать те же машины и, чаще всего, те же инструменты, что и для углеродистой стали, но здесь требуется на 50-100% больше силы. Это связано с высокой степенью упрочнения при формовке аустенитной стали, что в некоторых случаях является отрицательным фактором.
| число Эриксена характеристика обрабатываемости листового металла давлением | LDR предельный коэффициент вытяжки |
|---|---|
| 11.0-11.5 (мм) | 2.00-2.05 (мм) |
Отжиг
Диапазон температуры отжига 1050°C ± 25°C сопровождается последующим быстрым охлаждением на воздухе или в воде. После отжига необходимо травление и пассивирование.
Читайте также: